一种双开卷生产线尾部防甩尾的控制方法与流程

本发明涉及铝板带全自动连续生产电气控制，尤其是一种双开卷生产线尾部防甩尾的控制方法，适用于配备双开卷机、入口活套，且需要实现工艺段不停机换卷的铝板带精整、表面处理、轧制连续生产线，尤其适配2.0mm以下薄规格铝带的稳定开卷收尾生产场景。

背景技术：

1、在配备双开卷机与入口活套的铝板带全自动连续生产线中，为保障生产线整体产能与生产连续性，核心工艺段需保持全程不停机连续运行。在换卷生产工况下，入口段暂时停机，操作人员同步执行带材缝合、切边等换卷辅助作业，此时生产线中间工艺段保持恒定工艺速度运行，依托入口活套持续放套释料，为工艺段持续补给带材，实现不停机连续生产。

2、现有生产线原厂电气控制逻辑存在显著技术缺陷：开卷机全程采用固定65m/min恒速运行模式，无分段分级降速逻辑、无尾部机械约束防护机制，仅在系统检测带材完全耗尽后统一执行停机减速动作。生产线开卷机剩余带材长度依靠卷筒卷径、编码器脉冲换算的系统算法计算，受开卷机卷轴长期使用磨损、铝带厚度波动、编码器计数误差、系统运算延时等多重因素影响，系统计算值与实际带材长度存在偏差。

3、现场实际生产工况中，当开卷机实际剩余带材耗尽时，系统仍判定带材余量充足，持续控制开卷机以60m/min以上高速运行，针对2.0mm以下薄规格铝带，带材自身刚性弱、抗变形能力差，带尾脱离卷筒包覆牵引力后，高速运行产生的惯性会将带尾强行甩出，引发严重的尾部甩尾现象。甩出的带尾会剧烈撞击入口段机架、转向辊等设备，严重时带尾会被牵引至入口活套内部，造成带材折叠、卡套、设备刮擦损坏等故障，迫使生产线降速、机架撞击损坏，大幅降低生产线连续运行效率，增加设备运维成本与生产损耗。

4、同时，原厂设备配置的开卷机上方压辊无定点启停控制逻辑，若全程投入压合，会在铝带板面产生压辊印、划伤等质量缺陷，无法常规投入使用；且原系统无铝带厚度适配判定逻辑、无尾部兜底防护机制，无法针对性解决薄规格铝带甩尾问题，生产稳定性与产品品质保障性较差。

5、现有技术中，生产过程中，生产线系统持续通过编码器采集脉冲信号，结合卷筒实时卷径参数，实时计算剩余带材长度，具体计算公式如下：依托公式，实时计算剩余带材长度。

6、生产线中带材的轧制工艺不稳定，带材厚度n数值不准确，出现厚差波动、开卷机套筒长期使用磨损、plc计算程序延时等原因均会导致计算错误，实际剩余米数小于系统计算剩余米数，系统仍判定余量充足，持续高速运行导致甩尾故障出现。

技术实现思路

1、本发明提出一种双开卷生产线尾部防甩尾的控制方法，可彻底杜绝带尾甩尾故障，大幅提升生产线连续运行稳定性。

2、本发明采用以下技术方案。

3、一种双开卷生产线尾部防甩尾的控制方法，用于配备双开卷机的铝带全自动连续生产线，使所述生产线依靠入口活套放套补料实现工艺段不停机换卷生产，该方法仅通过电气算法及plc程序优化实现，无任何机械结构改动，所述方法在生产线的开卷机操作时，根据生产线系统内置算法实时计算开卷机处卷材剩余带材长度，先在剩余带材长度减少至小于第一阈值时，若带材厚度不大于厚度临界阈值，则控制开卷机的压辊下压以对带材尾部进行机械约束，在剩余带材长度继续减少至小于第二阈值时，控制开卷机运行速度平稳降至于安全阈值，以通过精准降速削弱开卷机处带材的高速运行惯性，最后在收尾阶段控制卷材降速至停止以完成卷材更换。

4、所述第一阈值为30m，所述第二阈值为20m，所述安全阈值为2mm，所述带材为铝带，

5、所述方法包括以下步骤；

6、步骤s1、剩余带材长度实时运算监测；

7、步骤s2、生产线自动运行过程中，以plc系统实时采集铝带厚度参数，预设2.0mm为厚度临界阈值，仅对厚度≤2.0mm的薄规格铝带启用防甩尾控制逻辑，对厚度＞2.0mm的铝带则跳过步骤s3的压辊限位操作，转而执行步骤s4的分段降速控制操作，避免厚规格铝带压辊压合后出现版型上翘缺陷；

8、步骤s3、对厚度≤2.0mm的薄规格铝带启用压辊限位操作的防甩尾控制逻辑，当生产线系统检测开卷机剩余带材长度为第一阈值30m时，输出液压控制信号，控制开卷机上方的压辊压下，对铝带尾部进行机械约束；正常生产工况下液压压辊保持抬起状态，杜绝板面辊印质量缺陷；

9、步骤s4、当系统检测开卷机剩余带材长度降至第二阈值20m时，启动分段线性降速逻辑，将开卷机运行速度平稳降低。

10、步骤s1中实时计算开卷机剩余带材长度，采用纯米数阈值触发控制逻辑，生产线内的双开卷机共用同一套控制程序，全程匹配生产线运行状态；具体为：

11、生产过程中，生产线系统持续通过编码器采集脉冲信号，结合卷筒实时卷径参数，实时计算剩余带材长度，具体计算公式如下：

12、设生产线的机列入口段张力由开卷机和1号张力辊（1#张力辊）速度保持一致建立张力，以公式表述为：，

13、其中，即，同时设1号张力辊的辊径固定不变，由此得出开卷机剩余带材厚度计算公式：

14、

15、式中：d1为开卷机厚度，计算方法为开卷机卷轴厚度与剩余带材厚度的相加之和，单位mm；d2为1号张力辊辊径，单位mm；为开卷机编码器实时脉冲累计值；为1号张力辊编码器实时脉冲累计值；

16、设开卷机卷轴厚度固定为d，带材厚度为n，则开卷机带材剩余米数计算公式为：

17、。

18、步骤s3中，当系统监测剩余带材长度降至30m阈值时，plc输出开关量控制指令，驱动开卷机上方压辊快速压下，紧密压紧铝带尾部；此时开卷机保持原有运行速度，通过压辊机械束缚带尾来提前消除铝带带尾的松动、摆动隐患，从物理层面规避甩尾诱因。

19、步骤s4的分段线性降速逻辑中，采用固定线性斜率控制：将开卷机运行速度由50m/min平稳降至35m/min，通过精准降速来削弱带材的高速运行惯性。

20、分段线性降速逻辑中分段降速的设定具体为：铝带降速前后速度差值δv=15m/min，预设安全降速距离s=5m，平均运行速度v=42.5m/min，降速总时长t，

21、，

22、则得出降速斜率固定为

23、。

24、开卷机按照2.12m/(min•s)的固定斜率，在7.06s内由50m/min平稳降至35m/min，降速过程无速度突变、无张力波动。降速完成后，开卷机保持35m/min低速匀速运行，大幅降低带材运行惯性，彻底避免高速甩尾现象。

25、所述方法的控制逻辑运行过程中，生产线的入口活套、工艺段保持原有运行逻辑不变，活套仅根据生产线的工艺段与入口段速度自主完成充套、放套动作，不参与开卷机速度联动控制，收尾阶段剩余带材由操作人员辅助减速停机，完成换卷辅助作业。

26、所述控制方法在完成步骤s4，使带材状态切换为低速运行状态后，带尾在压辊约束下平稳出料，剩余带材逐步运行至末端，由操作人员完成最终减速停机、换卷、缝合、切边等辅助工序。换卷完成、新卷投入生产后，本发明控制子程序自动复位，进入下一轮循环监测状态。

27、所述控制方法还包括异常工况防护，具体为：生产线生产过程中若出现设备故障、人工急停、手动干预、参数异常等工况，生产线系统立即终止所有压辊控制、分段降速逻辑，瞬间切换回原自动控制程序，以杜绝程序冲突、设备误动作，保障生产线运行安全。

28、所述控制方法在配备双开卷机的铝带全自动连续生产线布署时，通过调整生产线的电气算法及优化生产线的plc程序实现，不对生产线进行机械结构改动。

29、本发明提出了一种双开卷生产线尾部防甩尾的控制方法，属于铝板带自动化生产电气控制技术领域。本发明针对现有双开卷+入口活套铝带连续生产线，原厂开卷机采用固定恒速生产、带材余量计算存在精度偏差、无尾部机械约束、无分级降速兜底逻辑，铝带换卷收尾时高速甩尾、撞击设备、卡入活套、影响生产效率的技术痛点，提出一种纯电气算法优化的防控方案。本发明无任何机械结构改造，通过新增plc独立控制子程序，设置2.0mm厚度规格判定逻辑，仅适配薄规格铝带生产；通过30m定点压辊压下约束带尾、20m精准线性分段降速削弱运行惯性，双重防护彻底杜绝甩尾故障。同时压辊仅尾部短时投入，规避板面辊印缺陷，全程不改变活套与工艺段原有运行逻辑。本发明改造成本低、兼容性强、运行稳定性高，现场实测可彻底消除铝带尾部甩尾故障，显著提升生产线连续运行效率与产品生产品质。

30、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

31、1、精准解决薄规格铝带甩尾核心痛点：采用30m机械压尾约束+20m分级线性降速双重防护机制，有效抵消系统长度计算偏差与带材高速运行惯性，现场实测可彻底杜绝带尾甩尾故障，大幅提升生产线连续运行稳定性；

32、2、零产品质量缺陷，适配量产需求：液压压辊仅带尾收尾短时投入，正常生产全程抬起，彻底规避传统压合方式产生的板面辊印、划伤缺陷；同时通过厚度智能判定逻辑，有效避免厚规格铝带压合后版型上翘问题，兼顾生产稳定性与产品品质；

33、3、改造成本极低、适配性极强：仅通过新增plc子程序、优化电气控制算法实现功能升级，无任何机械结构改造，改造周期短、零硬件投入，双开卷机通用，完全适配原有带活套的连续生产线结构；

34、4、系统兼容性高，不破坏原有生产逻辑：完全保留生产线工艺段、活套充放套原有运行机制，不改变生产线不停机连续生产的核心优势，无需改动整机联动程序，适配规模化量产工况；

35、5、运行安全稳定，容错性强：设置多工况防误触发逻辑，可自动适配手动、自动、故障、急停等各类生产状态，避免程序误动作引发生产异常，长期运行稳定性好。

36、传统技术下，生产线原厂控制逻辑为开卷机固定65m/min恒速运行，仅在带材完全耗尽后执行停机减速，而本发明所述方法通过双阈值联动控制，能弥补原厂无尾部兜底防护、无分级降速的技术缺陷。

37、本发明所述方法中，生产线开卷机上方压辊辊仅在带材剩余30m尾部收尾工况时压合投入，其余全生产流程保持抬起状态，能彻底规避常规压合产生的铝带板面辊印、划伤质量缺陷。